JP4365062B2 - 冷却ユニットを有する実験用遠心分離機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遠心分離電動機を有する実験用遠心分離機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の実験用遠心分離機の場合、ドイツ特許第４１３６５１４号に記載の如く、通常、周波数変換器を介して周波数制御状態で給電を受ける誘導電動機として遠心分離電動機を構成する。かくして、遠心分離運転に必要なロータ回転数調節精度を達成できる。
【０００３】
更に、電動機によって駆動される冷却ユニットを有する実験用遠心分離機も知られている。しかしながら、この遠心分離機の場合、先行技術に基づき、通常、回転数一定の構造が簡単な冷却電動機を設ける。この場合、冷却性能の制御は、電動機のオン・オフによって行う。空調装置について、電動機を周波数制御状態で運転することは、ドイツ特許第３５２３８１８号から公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、回転数制御式遠心分離電動機及び冷却ユニットを有する実験用遠心分離機を、より構造を簡単に且つより価格を妥当に構成することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。
【０００６】
本発明に基づき、遠心分離電動機についても冷却電動機についても、周波数制御によって回転数制御を行う。かくして、まず、冷却制御操作を改善でき、しかも、特に、構造を著しく簡単化できる。何れにせよ設けてある周波数変換器に、他の逆変換装置を補足するだけでよい。冷却電動機のための補足の切換・制御装置は、必要ではない。電動機制御に関して、有意な構造簡単化がなされ、かくして、価格が低減される。これは、実験用遠心分離機の場合、決定的に重要である。なぜならば、実験用遠心分離機は、効果的に商品化するには、本質的に、できる限り小形で且つ価格が妥当な卓上機器として構成する必要があるからである。
【０００７】
周波数変換器を制御する制御装置は、双方の逆変換装置を同一周波数で制御できる。しかしながら、この場合、ロータ回転数及び冷却性能が同時に増減されるという欠点がある。したがって、請求項２の特徴の方策を講ずるのが有利である。かくして、ロータ回転数及び冷却性能を、必要に応じて、別個に制御することができる。
【０００８】
遠心分離機の場合、遠心分離操作の終了後、遠心分離ずみ試料を再び短時間で取出し得るように、ロータをできる限り迅速に制動して静止する必要がある。遠心分離用逆変換装置の動作周波数を低下すると、上記逆変換装置は、直流電源に大きい制動電流を供給し、かくして、上記直流電源の電圧は、許容できないような大きい数値を取ることになる。先行技術の場合、還元された制動性能を、必要に応じて接続できる制動抵抗器において、消失させるが、この場合、制動抵抗器が製造費の高騰を招く。したがって、請求項３の特徴の方策を講ずるのが有利である。かくして、遠心分離電動機の制動時、還元された制動性能は、少なくとも部分的に、直流電源から電流を引出し制動抵抗器として作用する冷却電動機において消失される。補足の制動抵抗器は、著しく縮小できるか、完全に除去でき、かくして、遠心分離機の価格が低減される。
【０００９】
遠心分離電動機及び冷却電動機の駆動出力を完全に別個に制御すれば、双方の電動機が同時に全負荷状態となり、この全負荷に合わせて、直流電源及び回路網整流器を設計しなければならない。したがって、請求項４の特徴の方策を講ずるのが有利である。双方の電動機のこのような制御連結によって、ロータ加速時に遠心分離電動機が多くの出力を必要とする場合、冷却電動機をより小さい出力で運転できる。かくして、直流電源から供給される最大出力が減少され、したがって、構成部材を縮小でき、すなわち、遠心分離機の価格も低減できる。
【００１０】
請求項５の特徴の方策を講ずるのが有利である。かくして、冷却電動機は、最小回転数以下では、極く短時間回転するに過ぎない。これは、潤滑上の理由から最小回転数以上で運転しなければならないコンプレッサを有する慣用の冷却ユニットを使用する場合に有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る実験用遠心分離機の実施の形態を示す概略ブロック構成図である。
【００１２】
遠心分離機は、通常の態様で慣用の遠心分離機容器の内部受け（図示してない）を有するロータ２を備えている。ロータ２は、３相誘導電動機として構成された遠心分離電動機５によって、シャフト４を介して運転される。
【００１３】
遠心分離電動機５は、３つの線路６を介して、周波数変換器２０の遠心分離用逆変換装置（インバータ）７から給電される。周波数変換器２０において、遠心分離用逆変換装置７は、入力線路によって、直流電源１０のプラス線路及びマイナス線路に接続されている。
【００１４】
直流電源１０は、プラス線路とマイナス線路との間に、慣用の充電コンデンサ１１を有し、線路を介して回路網交流電圧に接続された回路網整流器１２から供給される。
【００１５】
遠心分離用逆変換装置７は、制御線路を介して周波数制御装置１５に接続されている。この周波数制御装置１５は、遠心分離電動機５を駆動する周波数及び電圧を遠心分離用逆変換装置７に送る。
【００１６】
蛇管冷却器として構成された冷却器１８によってロータ２を冷却し、同じく蛇管冷却器として構成された熱交換器１９によってハウジング（図示してない）外に熱を放出する冷却ユニット１７（略図として示した）が設けてある。冷却循環は、冷却電動機２２によってシャフト２１を介して駆動されるコンプレッサ（図示してない）から供給を受ける。
【００１７】
冷却電動機２２は、同じく、誘導電動機として構成されており、３つの線路２３を介して冷却用逆変換装置（インバータ）２４から給電される。上記冷却用逆変換装置２４は、周波数変換器２０において、入力線路を介して、直流電源１０のプラス線路及びマイナス線路に、すなわち、遠心分離用逆変換装置７に並列に接続されている。上記冷却用逆変換装置２４は、遠心分離用逆変換装置７と類似の態様で、周波数制御装置２８によって制御線路を介して制御される。
【００１８】
図示の遠心分離機の場合、冷却ユニット１７の冷却性能及びロータ２の回転数は、対応する基準に基づき、完全に別個に調節される。この調節には、対応するデータ線路を介して周波数制御装置１５，２８に接続され、これらの周波数制御装置に調節すべき回転数を設定する制御装置３０を使用する。
【００１９】
制御装置３０は、ロータ２の高速回転中の遠心分離電動機５の全負荷時に、制御周波数の低減によって冷却電動機２２への電力を減少するか、上記冷却電動機を完全にオフする。かくして、直流電源１０の過負荷が避けられ、例えば、充電コンデンサ１１及び回路網整流器２に関して、且つまた構造寸法及び製造費に関して、直流電源の経費を低減できる。
【００２０】
遠心分離機の始動時、まず、冷却ユニット１７がオフされ、ロータ２が、所定の目標回転数の範囲まで高速回転するように、制御装置３０を構成できる。この場合、遠心分離電動機５の受容電力が低下し、かくして、冷却電動機への電力が増大され、所望の温度に達した後、制御装置３０に接続された温度センサ（図示してない）を介して、上記冷却電動機への電力を再び減少できる。
【００２１】
遠心分離操作が終了したならば、停止するロータ２を急速に無負荷状態となし得るように、ロータ２を迅速に制動減速するのが望ましい。このため、制御装置３０は、遠心分離機の制動のために遠心分離用逆変換装置７の周波数を低下できるように構成されている。この際、上記遠心分離用逆変換装置７は、制動電流を直流電源１０にもどす。強い制動時、直流電源１０は、電圧上昇と共に過負荷されることになる。
【００２２】
通常は慣用される制動抵抗器の使用を避けるため、制御装置３０は、遠心分離電動機５の制動時、冷却電動機２２が直流電源１０から電流を引出し得るように、冷却用逆変換装置２４を所定周波数で制御する。この場合、冷却電動機２２は、制動抵抗器として作用するので、補足の制動抵抗器を節減できる。
【００２３】
制御装置３０は、更に、最低周波数以上においてのみ、冷却電動機２２の最小回転数に対応して冷却用逆変換装置２４を作動するように設計されている。かくして、冷却ユニット１７に設けた冷却用コンプレッサ（図示してない）は、最小回転数以上においてのみ作動され、したがって、より低い回転数において生じる潤滑問題は避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実験用遠心分離機の実施の形態を示す概略ブロック構成図である。
【符号の説明】
２ ロータ
４ シャフト
５ 遠心分離電動機
６ 線路
７ 遠心分離用逆変換装置
10 直流電源
11 充電コンデンサ
12 回路網整流器
15 周波数制御装置
17 冷却ユニット
18 冷却器
19 熱交換器
20 周波数変換器
21 シャフト
22 冷却電動機
23 線路
24 冷却用逆変換装置
28 周波数制御装置
30 制御装置

Claims (5)

1. 遠心分離電動機（５）によって駆動されるロータ（２）と、冷却電動機（２２）によって駆動される冷却ユニット（１７）とを有する実験用遠心分離機であって、遠心分離電動機（５）が、周波数制御式誘導電動機として構成され、制御装置（３０）によって制御される周波数変換器（２０）から給電を受け、該周波数変換器が、回路網整流器（１２）から供給される直流電源（１０）に接続され、遠心分離電動機（５）に給電を行う遠心分離用逆変換装置（７）を有する形式のものにおいて、冷却電動機（２２）が周波数制御式誘導電動機として構成されており、周波数変換器（２０）が、遠心分離用逆変換装置（７）に並列に直流電源（１０）に接続され冷却電動機（２２）に給電を行う冷却用逆変換装置（２４）を有することを特徴とする実験用遠心分離機。
2. 制御装置（３０）が、双方の逆変換装置（７，２４）を別個に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に係る実験用遠心分離機。
3. 遠心分離用逆変換装置（７）の周波数の著しい低下時、制御装置（３０）が、所定の周波数で冷却用逆変換装置（２４）を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２に係る実験用遠心分離機。
4. 制御装置（３０）が、遠心分離電動機（５）の加速時、冷却用逆変換装置（２４）の周波数を減少するように構成されていることを特徴とする請求項２に係る実験用遠心分離機。
5. 制御装置（３０）が、最低周波数以下では、冷却用逆変換装置（２４）をオフすることを特徴とする請求項２に係る実験用遠心分離機。

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